人形机器人设计与制作实验报告

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1、人形机器人的设计与制作结课报告姓名：钟乐乐指导老师：罗忠文班级：040131学号：20131003495一．人形机器人简介人形机器人：又称仿人机器人，是具有人形的机器人。现代的人形机器人一种智能化机器人，例如ROBOT·X人形机器人，在机器的各活动关节配置有多达17个伺服器，具有17个自由度，特显灵活，更能完成诸如手臂后摆90度的高难度动作。它还配以设计优良的控制系统，通过自身智能编程软件便能自动地完成整套动作。人形机器人可以随音乐起舞、行走、起卧、武术表演、翻跟斗等杂技以及各种奥运竞赛动作。人形机器人集机、电、材料、计算机、传感器、控制技术等多门学科于

2、一体，是一个国家高科技实力和发展水平的重要标志，因此，世界发达国家都不惜投入巨资进行开发研究。日、美英等国都在研制仿人形机器人方面做了大量的工作，并已取得突破性的进展。中国的机器人事业也正处于蒸蒸日上的时期。二．人形机器人的硬件组成1.组装机器人所需的零件列表与选用原则零件名称图片数量规格与备注马达转盘16使用任何4*2*4cm大小的（2头SERVO（伺服机）都行，轴数也部）是暂定，功能越多轴数当然会越多L型支架21.6mm的铝合金，这可轻易的使用钻床自己动手做Servo架162mm或是1.6mm的铝合金，这（2头形状比较复杂，可能得让工厂部）制作U型1

3、4长度较短的，1.6mm铝合金（1头部）人形顶盖1胸板连接专用件，1.6mm铝合金人形脚底2脚部专用件，1.6mm铝合金人形护甲2胸部专用件，1.6mm铝合金11.6mm铝合金直条型支架螺丝若干M2.5x10mm螺丝142M2.5x6mm螺丝87M3x8mm螺帽32M2.5螺帽87M3培林（轴153x8x3承）2.材料的选用：SERVO到底采用什么，看到底预算到哪里，当然，品质越好的SERVO功能就越好，这部分使用普通有耳朵的SERVO（如下图左）原因是—便宜，但这样会牺牲重量，有两边耳朵的SERVO需要比较多的零件来固定，相对来讲重量会比较重；使用没耳

4、朵的SERVO（如下图右），固定所需的零件会明显比较少，重量会比较轻，很多表现会比较好，但相对这种SERVO的价格都明显比较高，如何取舍就看的实际状况来决定了。再来，机构部分，使用铝合金应是最好的选择，因为铝比较轻，强度对于这种等级的机器人来说也够，一般人若是不想去工厂加工，也可以买铝板回来自己用线锯和磨刀慢慢的加工一样做的出来；有人想用薄的白铁板作，理由是可轻易使用剪刀去剪形状，个人比较不喜欢，因为白铁明显比铝还重，做出来的机器人重量会重个上百甚至数百克，对于SERVO的负担和耗电量都是一大考验。有些对刚性要求不是很重要的地方，也可以考虑改用塑胶板，例

5、如上面零件列表里面的胸部专用件，这甚至可以利用热风枪和锅子，来轻易的制作出曲面等比较特殊的构型，然后再裁切和打磨成想要的形状，作出个人的特色。螺丝部分在设计时要详细的考虑，笔者特爱2mm或是1.4mm直径的螺丝，相对比3mm要明显轻，但因为这种螺丝相对比较小，锁的深度不够的时候，容易脱落。一般的机器人比赛因为都是比较温和的行进动作，使用小又短的螺丝就差不多能胜任；但对于机器人格斗来说，因为所实施的动作相对比较激烈，若是还使用2mm以下的螺丝设计，很容易一阵激烈运动以后，发生螺丝脱落导致机器人的零件掉落。虽然有些组装者会想要使用螺丝胶来固定，笔者并不建议这

6、样，因为机器人使用的时候，SERVO或是机构零件难免会坏，若是使用螺丝胶固定螺丝，会容易在损坏的时候增加拆装或更换零件的困难度，反而造成不必要的麻烦。锁螺丝还要考虑和机构间的密合问题，因为采用的机构是1~2mm（看使用的位置受力程度来决定厚一点或是薄一点），这种厚度的机构，若是钻孔直接攻牙，要锁2mm或以下的螺丝会很不稳定，容易因为激烈运动而脱落。解决方式有几种，常用的方式是直接把SERVO的螺丝先拆下，然后把机构和SERVO并在一起锁上，这种情况其实是利用到SERVO螺丝的攻牙孔，因为比较深（通常至少有5mm），螺丝的抓取力会比较足够，日本的KONDO

7、的KHR系列机器人或是台湾的铁蛋机器人都是这样做的，如下所示：另外的做法就是利用螺母，把机构和马达固定在一起，这样也可以很稳固，但这样做多了螺丝和螺母的额外重量，虽然没多重，但一整台机器人可能用上一两百颗螺丝，这种重量的增加就很明显了。3.组装步骤建议得先在纸上或是绘图软体里面把机器人的概图先画好，先模拟自己的机器人想要作出怎样的动作，需要多少维度，每个关节想要往哪个方向动多少度，还要记得把SERVO能做出的运动角度考虑进去（通常SERVO只能中间点往左右各移动60~75度），不同的SERVO能做出的角度也会有所不同，必须先测试清楚再来规划，免得组装好以

8、后才发现想要的某个动作会卡到，若是干扰到别的部分的运动空间（机构间的干涉问题），